光面爆破在双马煤矿掘进巷道中的实践应用
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摘 要：近年来煤矿巷道掘进作业中，尽管综合机械化掘进工艺得到大力推广，但许多特殊巷道及区域仍离不开爆破工艺，光面爆破技术的使用不可或缺。光面爆破技术实行人为控制爆破，提高了煤矿巷道施工效率和煤矿经济效益。本文介绍了光面爆破技术的原理、特点以及优点，以神华宁夏煤业集团双马煤矿为例，分析了光面爆破技术的实际应用成果，对于煤矿行业的发展具有积极的意义。
关键词：光面爆破；煤矿掘进；巷道；应用
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.048
1 光面爆破技术概述
1.1 光面爆破的原理
光面爆破技术的原理是沿着巷道开挖轮廓线进行间距小的平行炮眼布置，采用特殊的装药结构，同时在光面炮眼中采取不耦合装药，最后对爆破参数进行设置，同时起爆。起爆时，沿炮眼中心线会破裂成为规整的平面。巷道掘进设计断面轮廓线上，在周边设置周边孔，可以降低药包的直径，同时利用不耦合装药结构对爆炸的能量进行控制，减小爆炸能量对巷道内岩石的应力波强度，减小炮孔周围出现压碎区的概率，爆破的作用最好集中于巷道的一侧岩体上，降低对原岩体的破坏。
1.2 光面爆破的特点
光面爆破技术的主要特点表现在：爆破后与设计轮廓相符合，成型规整，光面爆破的效果会在相对松软的岩层中显示出来；光面爆破技术的实施，可以在巷道施工过程中，减少巷道的超挖量，保证施工的质量与施工效率，同时还可以减少巷道内部混凝土衬砌浇筑量及喷浆量；光面爆破技术对于巷道围岩的破坏力小，对于完整岩体的效果更为显著，可以保证围岩本身的强度，提升其承载能力，为后续的施工提供保障，降低了施工的成本，保证施工进度，并且有利于巷道内部施工的安全性。
1.3 影响爆破质量的因素分析
影响爆破质量的因素主要包括掏槽效果、光爆层厚度以及装药量。巷道爆破掘进作业中，掏槽眼的布置对于爆破自由面和爆破条件至关重要。掏槽眼确定的首要工作就是根据其工作面岩性特点，对于相应的岩石，要进行破碎并抛出，自由面基础上崩出另外的自由面，为爆破创造条件。光爆层的厚度会对光面爆破技术产生直接的影响，其厚度一般是周边眼的最低抵抗线，影响石渣块度，光爆层过厚过薄都不利于爆破的进行。实际的施工过程中，光爆面的厚度要结合巷道内部的岩石性质、地质构造等进行调整。在光面爆破技术中，应将周边眼的装药量控制在大于压实抗拉强度可承受的范围内，同时又需要避免对围岩造成的破坏，以实现最好的爆破效果。
2 煤矿光面爆破应用实例
2.1 矿井概述
双马煤矿位于宁夏灵武市东南约60km处，行政区划属灵武市、吴忠市盐池县管辖。井田东西宽4.0～4.9km，南北长13.7km，面积约67.99km2，矿井地质储量15.28亿吨，设计可采储量5.65亿吨。设计生产能力为400万吨/年，服务年限为96.4年。井田内主要可采煤层7层，分别为4-1、4-2、4-3、6、10、12、17煤，首采煤层为4-1煤，平均厚度3.8m。
矿井采用斜井开拓，共布置3条井筒，即主斜井、缓坡副斜井、回风斜井。采用盘区式布置，分4个煤层组开采，在各煤层组分别设置运输大巷、辅助运输大巷、回风大巷。主斜井、缓坡副斜井位于工业广场内，回风斜井位于工业广场西侧。
2.2 光面爆破在双马煤矿应用
4-3煤运输大巷沿4-3煤层布置，设计总长度3143.8m，方位角247°，沿煤层顶板按中腰线掘进。4-3煤运输大巷（西翼）断面为半圆拱形，巷道掘进宽5.64m，掘进高4.22m，净宽5.4m，净高3.9m，掘进断面积20.7㎡，净断面积=17.9㎡。
4-3煤：黑色，弱沥青、沥青光泽，内生裂隙不发育，层状块状，半暗型煤，结构简单。煤层最大厚度1.80m左右，最小厚度1.46m左右，平均厚度為1.65m左右。4-3煤层顶板多为粉砂岩、泥岩，平均厚度6.21m。底板岩性以粉砂质泥岩为主，平均厚度为10.3m左右，4-3煤不含夹矸。
掘进采用钻眼爆破，全断面一次起爆。永久支护为锚网索喷联合支护，工作面临时支护必须采用管式金属前探梁支护，支护紧跟工作面。按地测科给定的施工中线，安装激光指向仪，指示巷道掘进方向，沿4-3煤层底板按腰线掘进。装载运输采用5.0轮式装载机装渣至单桥自卸式排矸胶轮车，然后由胶轮车直接运送至地面排矸场的方法。采用无轨胶轮车进行辅助运输。交接班安全检查后，进行打眼、装药、爆破等工作，当工作面炮烟吹散后，由班组长和爆破员进入工作面，由外向里依次检查顶板、支护、瓦斯、煤尘和拒爆等情况，确认安全后，前移金属前探梁进行临时支护，连网、打锚杆、出渣，以此为一个循环。
打眼采用1台CMJ2-17煤矿用液压掘进钻车，备用2台YT28气腿式凿岩机；打顶锚杆采用MQT-120/2.5气动锚杆钻机，至少配备2套完好的1.2m、2.5m风钎杆；打帮锚杆眼采用1台CMJ2-17煤矿用液压掘进钻车及2台风锚头，分别配备2套完好的1.2m、2.5m风钎杆；打锚索眼采用1台CMM2-15 型全液压锚杆锚索钻车，配备10根1.0m和2根1.2m钎杆。
掏槽方式为楔形掏槽法，周边眼与设计轮廓线距离为100mm。
使用矿用二级乳化炸药，药卷规格为φ32mm×150mm，重150g，Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ段毫秒延期电雷管引爆，截面2.5mm2铜芯电缆连接，FD200D（A）型多功能发爆器及专用钥匙起爆。
全部炮眼统一采用正向连续柱状装药，装药时要小心将药卷用炮棍送到眼底，不得装错雷管段号，不得弄断雷管脚线，有水时要使用防水套，以免受潮拒爆。
爆破网络采用串联全断面一次起爆。
实行光面爆破技术以后，实现了良好的掘进效果，提高了掘进速度由原来的4m/天提高到了6m/天，确保了施工安全以及效率，围岩的稳定性好，基本无剥落，实现了巷道的安全施工。
3 结束语
光面爆破技术对围岩的破坏强度小，同时又有效提高了半煤岩巷道的稳定性与安全性，减少施工安全事故的发生，降低了巷道的维修强度，进而节省了巷道的维修费用，节约成本，有利于提高煤矿的经济效益。另一方面，通过光面爆破技术所形成的巷道成型规整，降低了巷道内部的通风阻力，减少了巷道喷浆工作量，从而提高了掘进效率，该技术与锚喷的结合同样降低了煤矿企业的成本，因此具有较广阔的使用前景。
参考文献：
[1]姚华强.光面爆破在煤矿掘进巷道中的应用[J].山东工业技术，2018（24）：72+77.
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